谈市政道路工程中SMA沥青路面的施工要点

摘要:本文笔者针对市政道路工程的施工特点,结合大量的数据和技术资料,分析了市政道路SMA沥青路面的施工难点及施工病害,提出合理的SMA路面施工工艺和质量控制措施,以减少施工病害,保证SMA沥青路面质量,从而进一步推广SMA沥青路面结构在市政道路中的应用。仅供参考!

关键词:沥青路面SMA施工要点质量

0 前言

SMA沥青路面是一种具有高温抗车辙、低温抗裂、抗水损害、抗水和抗滑等特点的施工方法。随着城市交通流量的快速增长,普通沥青混合料路面因其易发生车辙、波浪等缺点而不能适应城市快速路的通行要求。SMA沥青路面具有良好的抗车辙性能、抗滑性能、抗震性、抗开裂能力以及车辆行驶的稳定性,近年来逐渐取代普通沥青混合料被广泛用于城市主干道、快速路的路面面层。

SMA路面施工技术在我国公路行业里已经相当成熟,但在市政道路施工中因市政道路本身特有的里程短、各类井多、半封闭交通等施工难点而不能完全适用。因此,有必要对市政道路SMA改性路面施工难点、质量病害进行分析研究,总结各种不利施工环境下SMA改性沥青路面的施工技术和质量控制措施。

1SMA与普通沥青路面的比较分析

SMA(Stone mastic asphalt)是沥青玛蹄脂碎石混合料的英文名称的缩写。由沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料以及较多量的填料(矿粉)组成的沥青玛蹄脂填充于间断级配的粗集料骨架的间隙,组成一体的沥青混合料,简称SMA。

1.1材料组成方面

在材料组成方面,SMA与普通沥青混合料相比较,可概括为“三多一少”,即粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少。通常SMA中4.75mm筛孔以上的粗集料比例高达70%~80%,矿粉的用量达8%~12%,细集料用量仅为10%左右;沥青用量较多,高达5.5%~6.5%,一般采用针入度小、软化点高、温度稳定性好的SBS改性沥青;同时使用纤维作为稳定剂,常用的有木质纤维素、聚酯纤维、矿物纤维,用量一般在3‰~4‰。

1.2质量检测与控制方面

在质量检测与控制方面,SMA与普通沥青混合料也有较大差别,以常用的SMA-13与AC-13两者进行比较,分析结果见表1。

表1SMA-13与AC-13质量要求比较分析表

从表1中可以看出,SMA相对于普通沥青混合料,要求具有较小的孔隙率,较高的密水性能、低温抗裂性、高温抗变形能力。因此,SMA用于市政道路工程可有效减少红绿灯交叉路口的车辙病害。

2SMA沥青路面在市政道路施工中的难点及质量影响分析

SMA沥青玛蹄脂属于骨架密实嵌挤型结构,具有易析漏、温度敏感性强的特点。因此,SMA沥青路面的施工机械化程度要求很高,尤其摊铺碾压过程必须采用大中型摊铺机、双钢轮压路连续施工才能保证路面平整密实,达到均匀美观、坚固耐久的预期效果。市政道路沥青路面工程采用大面积机械化施工存在许多不利因素,这些不利因素对SMA的施工影响更加明显,是SMA的施工难点,也是质量病害发生的主要原因。

2.1城市沥青路面施工规模小对SMA路面质量的影响

在市政道路工程建设中,工程项目规模大小不一,总造价从几百万到几千万不等,施工里程通常不超过10km,一般2~5km居多,SMA沥青路面施工数量一次最多不超过5×104t,少的几千吨、几百吨。而且有的工程因临时通行需要必须分期进行沥青路面施工,因此每期施工的SMA沥青玛蹄脂路面工程量相当小,不利于SMA路面连续施工且影响工程质量。

市政道路沥青路面工程量小且间隔时间长,企业购买、贮存的原材料批次多,原材料质量的变异性会很大,生产的成品SMA混合料会出现色泽不一、级配不稳定等质量问题。其次机械设备进退场频繁,沥青路面施工不能连续施工,易形成较多的冷接缝影响路面平整度,易导致路面二次污染、路面破损等施工病害。小规模施工很容易造成SMA混合料温度散失,易发生温度离析不易压实、路面渗水严重等质量问题。

2.2基层质量差对SMA路面施工质量的影响

基层施工质量差是市政道路工程的质量通病。市政道路的基层质量差对沥青路面的施工质量有很大的影响。主要表现:

(1)基层平整度较差、预留的沥青面层厚度严重小于规范规定的最小压实厚度。市政道路基层施工多数不采用机械摊铺,有的甚至不用平地机,直接用挖掘机加人工摊铺。基层不平整最终反映在沥青路面平整度较差,同时导致沥青路面摊铺薄厚不一,局部沥青压实厚度小于设计厚度,路面通车运行一段时间后,厚度不足的段落很快会出现网状裂缝、坑槽等常见病害。

(2)基层强度不足、局部松散或“弹簧”直接影响沥青路面的压实效果达不到设计水平。试验检测表明,松软基层上的沥青路面压实度实测值仅在93%左右,且在碾压过程中也会出现“弹簧”或开裂现象。

(3)基层(主要是二灰碎石类)硫化物含量超标导致沥青路面在施工半年后出现较大波浪和拥包,车辆行驶过此类路面会产生严重颠簸,极易发生交通事故,影响车辆行人安全。

(4)基层透层、封层施工质量差,导致沥青路面与基层无法有效粘接,达不到沥青路面层状体系结构设计理论要求,进而影响路面的使用寿命。

2.3不完全封闭交通施工对路面施工质量的影响

除新建工程外,多数改扩建市政道路工程沥青路面施工由于临时通车的需要,SMA沥青路面摊铺不可能进行全封闭施工,一般采用半幅施工半幅通行的方式进行。半封闭施工时,非机动车及行人往往不听指挥, 随意踩踏未碾压的SMA沥青玛蹄脂混合料。在车流量较大的十字交叉路口,机动车辆也很难全部控制在施工区域外,个别车辆不听劝阻强行闯入施工区域,造成沥青玛蹄脂混合料温度下降、不易压实,形成明显的轮迹。

2.4道路行车道内各类检查井对SMA摊铺质量的影响

市政道路工程不仅要保证车辆、行人的通行需要,而且城市各类管线、检查井也多集中于道路行车道内。由于检查井在路面施工范围内且多数排列较为密集,摊铺机在施工到检查井时,必须升起熨平板跨过井框后才能继续摊铺作业。在摊铺机跨越井框时,横向垂直于井框的SMA沥青玛蹄脂混合料未得到初始压实,混合料发生离析、不密实质量病害。摊铺机的行走过程中熨平板的升降导致路面形成波浪和不平整。同时,沥青路面施工机械也容易对已施工好的井框造成移位、压裂等破坏。

2.5局部狭小路段多对的SMA路面质量的影响

市政道路一般设有非机动车道、人行道,有的由于原来城市规划或旧建筑物影响,导致非机动车道、人行道设计宽度小于2m,无法用机械进行沥青路面的施工,只能进行人工施工。因为手工摊铺的混合料的密压度不可能达到摊铺机那样的密实,且人工摊铺需要更长的时间,极易延误碾压,且混合料在摊铺的过程中温度会下降。对于SMA沥青,本身粘度很大,温度略有下降,用铲、路耙就很难操作。SMA本身是间断级配的嵌挤结构,要求必须用较大的压实功进行压实才能达到规定的压实度,由于施工范围狭窄,只能用小型压路机如平板夯、3t手推压路机进行碾压,这就产生了矛盾,是SMA施工的难点,也是工程质量隐患之一。

3SMA沥青路面在市政道路施工中的技术措施

针对上述市政道路SMA沥青施工的难点和主要病害,必须从项目工程可行性研究、施工图设计、路面施工等各个环节综合考虑,建立全过程质量控制方案,由建设单位统一组织、统一领导,各参建单位分别负责落实,制定相应的控制措施,进行全面质量控制,保证全部工程质量,进而保证SMA沥青路面的质量。

3.1提高市政道路规划设计水平

市政道路的规划、设计应该具有前瞻性和整体规划理念,尤其是老路改造规划设计时应该综合考虑施工组织的可行性。如果某项改造工程规模小,可以将此道路相连的几条道路进行综合改造,以提高沥青路面的机械化施工水平,确保沥青路面质量达到设计要求。

设计的严谨与否决定了市政道路的SMA路面的质量。对于SMA沥青玛蹄脂混合料中掺加的稳定剂应该进行试验性研究,不宜大面积直接采用处于国内外研究试验阶段的纤维添加剂。例如,在某市东南环改造工程中,SMA-13设计采用0.3%的玄武岩矿物纤维导致大面积的油斑质量病害。其原因是矿物纤维对沥青的吸附能力不如木质纤维素,掺矿物纤维的沥青混合料比掺同样比例的木质纤维素的混合料析漏损失要大。

因此,规划设计人员应该主动听取施工技术人员的建议,如个别过于狭窄无法用大中型机械设备施工的路段不宜选择SMA路面结构类型。

3.2改进城市管线综合设计理念

在市政道路建设的过程中,通信、自来水、电力、燃气管线是由各自主管部门或企业独立负责规划、设计、施工的,没有统一的规划、统一的设计、统一的施工,各类管线纵横交错,检查井杂乱且数量多,这对于水泥混凝土路面施工影响不大,但对于机械化施工程度高的沥青路面质量而言影响较大。

因此,城市管线应该由道路建设部门会同各相关单位统一设计施工,检查井尽可能设置在人行道或绿化带内,雨水井设在道路两侧,道路全宽范围内不设井,有利于路基、基层以及沥青面层的机械化施工,进而提高市政道路的施工质量,延长道路的使用寿命。

3.3严格控制基层施工质量

控制基层的施工质量,首先选择质量合格的原材料,严格控制二灰碎石用粉煤灰SO3的含量、碎石的级配、石灰的掺量等。在基层施工时宜采用专用摊铺机施工方法,也可采用平地机摊铺法,禁止挖掘机摊铺二灰碎石。严格控制碾压时混合料的含水量,对于松散或弹簧路段,必须挖除换填含水量合适的新材料。基层平整度的好坏对于沥青路面的厚度、压实度、平整度等关键项目影响甚大,必须严格进行质量检测与控制。对于完工的基层,要加强养生,按规范施工透层,确保施工沥青路面时不松散、无污染,进而保证SMA路面的施工质量。

3.4择优选择SMA沥青施工企业

城市沥青路面单项工程量少,但整个城市的沥青路面工程项目多、市场大,沥青路面施工的专业队伍也比较多,技术力量参差不齐,原材料来源杂乱不固定、质量变化大。但是SMA沥青路面施工的技术要求比较高,所以要选择施工技术力量强、材料来源单一稳定的厂家,保证SMA混合料级配均匀、质量稳定。

3.5优化SMA施工方案和技术措施

针对SMA混合料的特点和市政道路沥青路面施工的难点,详细制定沥青路面的施工方案和技术措施,详见表2。

表2SMA的主要施工技术措施

道路交叉口沥青混合料摊铺主要控制难点既要保证压实度、平整度又要保证路面高程、横坡度,以利于路面排水。交叉道口采取支线服从主线的原则,保证主线连续摊铺,支线接到主线上,边角地方采用小摊铺机辅之以人工的方式进行。交叉道口集中施工,尽量减少接缝,保证路面平整密实。

雨水井、污水井等各类窨井处施工则是常见的难点。对于雨水井、污水井处施工,混合料摊铺略高于雨水井、污水井,碾压结束后路面比雨水井盖高出4mm左右。对于检查井,混合料摊铺时摊铺机略低于检查井,并辅助人工用三角木耙将多余的料耙掉。窨井盖上的混合料在碾压前用人工将其铲除,碾压时压路机压到窨井盖边缘,但不能在窨井盖上碾压。压路机碾压不到的边角,用小型平板夯人工夯实。

4结论

SMA沥青路面比普通沥青路面的力学性能高、温度敏感性强,施工要求也相对较高。SMA路面在市政道路施工中有一定的技术难点,需建设单位、设计单位、施工单位共同协调,创造有利的施工条件,制定详细的施工技术措施,能够保证SMA沥青路面的施工质量。因此,在城市主干道、交叉路口等容易发生沥青路面变形的路段,宜采用SMA沥青路面结构,路面宽度过于狭窄路段不宜采用。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。